专利名称：具有降低的旋转应力的多层弧形永磁电机的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种内置式永磁电机，更特别地，涉及内置式永磁电机内的转子的配置。
背景技术：
电机利用电势能通过磁场和载流导体的相互作用产生机械能。与其相反的过程，利用机械能产生电能是通过发电机或摩电机完成的。其他电机(例如电动机/发电机)联合了电动机和发电机二者的各种零件。内置式永磁电机通常包括转子，该转子具有多个围绕转子外围的交互极性的磁铁。该转子可在定子内旋转，所述定子通常包括多个线圈和交互极性的磁极。应用在内置式永磁电机内的磁铁通常形状为矩形。
发明内容
内置式永磁电机包括转子，该转子被配置为与定子磁力地相互作用。第一和第二分隔件在转子内整体形成，并被配置为产生三个分别的第一段的第一层。相应的第一段的每一个可大致为弧形。多个第一磁铁可定位在第一层内。第一磁铁可大致为弧形并被围绕弧心限定。分隔件或结构网的布置为与未分割的弧形磁铁配置相比增加的旋转速度和降低的旋转应力做准备。另外，分隔件的布置允许弧形磁铁的多层配置，以适应具有改进的偏差(deflection)的更高运行速度。在一个实施例中，第三和第四分隔件可整体地形成在转子内，并被配置为产生三个分别的第二段里的第二层。分别的第二段的每一个可大致为圆弧形。多个第二磁铁可定位在第二层内。第二磁铁可大致为圆弧形，并被围绕弧心限定。第一、第二、第三、第四分隔件中的每一个限定了各自的角度，所述角度成为各自的分隔件的倾斜或取向的特征。第一分隔件在第一中心线(其穿过第一分隔件延伸)和中心轴线(其穿过弧心延伸)之间限定了第一角度。第二分隔件在第二中心线(其穿过第二分隔件延伸)和中心轴线之间限定了第二角度。第三分隔件在第三中心线(其穿过第三分隔件延伸)和中心轴线之间限定了第三角度。第四分隔件在第四中心线(其穿过第四分隔件延伸)和中心轴线之间限定了第四角度。在一个实例中，第一角度与第二角度相同，第一角度与第三角度不同。在另一个实例中，第一、第二、第三、第四角度彼此不同。在第二个实施例中，第五分隔件可在转子内整体形成，并被配置为产生两个分别的第三段的第三层。第六分隔件整体形成在转子内并被配置为产生两个分别的第四段的第四层。单个转子内可形成第一、第二、第三、第四层的各种联合。从下文中对实现本发明的最佳模式的有附图的详细描述可知，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势是很明显的。
图1是具有转子的内置式永磁电机的示意性部分剖视图，其与第一实施例一致；
图2是图1所示的转子的示意性片段剖视图；图3是内置式永磁电机的第二个实施例的示意性部分剖视图；图4是内置式永磁电机的第三个实施例的示意性部分剖视图；图5是内置式永磁电机的第四个实施例的示意性部分剖视图；图6是内置式永磁电机的第六个实施例的示意性部分剖视图。
具体实施例方式参考附图，其中相同的附图标记在若干幅视图中代表相同的部件，图1是具有转子12的内置式永磁电机10的局部示意性剖视图。转子12可由堆叠一个或更多叠片结构14形成，其在图4中也有显示。叠片结构14通常是环状的。参考图1，每个叠片结构14可围绕轴17，轴17的圆心定在原点15上。出于示例的目的，只显示了叠片结构14和轴17的一部分。转子12可在大致环形的定子(未示出)内旋转。参考图1，第一分隔件30和第二分隔件32在转子12内整体地形成，并被配置为创建三个各自的第一段3、4、5的第一层18。下文所述的每一个段是三维地延伸进入转子12(或在下文描述的实施例中的转子112、212、312和412)的空腔。各自的第一段3、4、5中的每一个大致是弧形的。多个第一磁铁22可定位在第一层18内，例如，各自的第一段3、4、5中的每一个内有一个。第一磁铁22可以是大致弧形的，并被围绕着穿过弧心26延伸的中心轴线16限定。转子12可包括残存空气(？气窝？)28，它们在不同的位置并入该结构内。类似地，第三分隔件和第四分隔件34、36在转子12内整体形成，并被配置为产生三个各自的第二段6、7、8的第二层20。各自的第二段6、7、8中的每一个是大致弧形的。多个第二磁铁24可定位在第二层20内。第二磁铁24可以是大致弧形的，并被环绕弧心26限定。在第一和第二层18、20内可使用任意数目的分隔件。参考图1，具有单独的第三段38的第三层37形成于转子12内。未分割的或一体的第三磁铁39可定位在第三层37内。分隔件30、32、34、36可通过冲压叠片结构14形成。分隔件30、32、34、36的布置提供了与未分割的弧形磁铁配置相比增加的旋转速度和降低的旋转应力。分隔件30、32、34、36的布置允许弧形磁铁的多层配置，以适应具有改进的偏差的更高运行速度。参考图1，第一、第二、第三、第四分隔件30、32、34、36可分别地限定第一、第二、第三、第四厚度40、42、44、46 (可在剖视图上测量)。转子12可被配置为使得第一厚度40与第二厚度42相同，而与第三厚度44不同。第四厚度46可与第三厚度44相同。仅举例来说，第一、第二、第三、第四厚度40、42、44、46可大约分别为1.0mm>1.0mm、0.5mm、0.5mm。转子12可被配置为使得四个厚度40、42、44、46中的每一个是不同的。仅举例来说，第一、第二、第三、第四厚度40、42、44、46可大约分别为1.4mm、l.2mm、0.5mm、0.8mm。每个分隔件30、32、34、36可沿其长度均匀地间隔开。参考图3，其显示了具有转子112的内置式永磁电机110的第二实施例。图3中的电机Iio与图1中的电机10类似，相同的附图标记代表相同的部件。图3所示的实施例包括如下所述的附加的层或隔离物(barr i er )。参考图1和3，第一、第二、第三、第四分隔件30、32、34、36可限定各自的角度，所述角度以各分隔件的倾斜或取向为特征。参考图1和3，在穿过第一分隔件30延伸的第一中心线49 (在图1中标出)和穿过弧心26延伸的中心轴线16之间限定了第一角度50。在穿过第二分隔件32延伸的第二中心线51 (在图1中标出)和中心轴线16之间限定了第二角度52。在穿过第三分隔件34延伸的第三中心线53 (在图1中标出)和中心轴线16之间限定了第三角度54。在穿过第四分隔件36延伸的第四中心线55 (在图1中标出)和中心轴线16之间限定了第四角度56。参考图1，在一个实施例中，第一、第二、第三和第四角度50、52、54、56彼此不同。仅举例来说，第一、第二、第三和第四角度50、52、54、56可分别是大约40、45、50和55度。参考图3，在另一个实施例中，该配置可以使得第一角度50与第二角度52相同；第三角度54与第四角度56相同；第一角度50与第三角度54不同。仅举例来说，第一和第二角度50、52可大约为50度，第三和第四角度54、56可大约为45度。在另一个实施例中，第一、第二、第三和第四角度50、52、54、56都相同。参考图3，第五分隔件131在转子12内整体形成，并被配置为创建两个各自的第三段111、113的第三层119。第三段111、113是大致弧形的。多个第三磁铁123可定位在第三层119内。第三磁铁123可以是大致弧形的，并被围绕弧心26限定。参考图3，第六分隔件133在转子112内整体形成，并被配置为创建两个各自的第四段115、117的第四层。第四段115、117是大致弧形的。多个第四磁铁125可定位在第四层121内。第四磁铁125可以是大致弧形的，并被围绕弧心26限定。如前所述，第三和第四段111、113、115、117是三维地延伸进入转子112的空腔。参考图3，第五和第六分隔件131、133可分别限定第五和第六厚度141、143。仅举例来说，在一个实施例中，第一、第二、第三和第四厚度40、42、44、46 (在图1中标识出)可大约为1.4mm、l.4mm、l.2mm、l.2mm,而第五和第六厚度141、143可分别为大约1.0mm和
0.8_。可基于特定应用的具体细节利用本领域技术人员已知的建模方法和优化技术对角度和厚度进行优化。参考图4，其显示了具有转子212的内置式永磁电机210的第三实施例。除了如下所述的在第四层121、221中的不同点以外，图4中的电机210在所有方面与图3中的电机110相似，其中相同的附图标记代表相同的部件。参考图4，第六分隔件233在转子212内整体形成，并被配置为创建两个各自的第四段215、217的第四层221。与图3所示的实施例不同，该第四段215、217是大致矩形的。第四段215、217可以是相对轴线16对称的。第四段215、217可以由轴线16和中心线218(分别穿过第四段215、217中的任一个)之间的角度216取向。在一个例子中，角度216大约为45度。多个第四磁铁225可定位在第四层221内。换句话来说，每个第四层221内的段215、217可以至少部分地填充有一个或更多第四磁铁225。第四磁铁225是大致矩形的。单独的转子112、212(图3-4中所示)可包括大致矩形和大致弧形的段(在每个各自的第一、第二、第三和第四层18、20、119、121/221内)的多种组合。参考图5，其显示了具有转子312的内置式永磁电机310的第四实施例。参考图
6,其显不了具有转子412的内置式永磁电机410的第五实施例。与图1、3和4中所不的实施例类似，图5、6中的电机310、410分别包括第一和第二分隔件30、32，所述第一和第二分隔件30、32在转子12内整体形成，且被配置为创建三个各自的第一段3、4、5的第一层18。如前所述，相同的附图标记在若干幅视图中代表相同的部件。如上文中详细叙述的，分隔件30、32可被配置为限定如前文所述的不同角度和不同厚度。参考图5，转子312包括第二层337，该层具有大致弧形的第二段338。未被分割的或一体的第二磁铁339可定位在第二层337内。第二磁铁339可以是大致弧形的。参考图6，第三分隔件431可在转子412内整体形成，其被配置为创建两个各自的第二段411、413的第二层419。第二段411、413是大致弧形的。多个第二磁铁423可定位在第二层419内。第二磁铁423中的每一个是大致弧形的，且被围绕弧心26限定。图1和
3-6中所示的形式或配置可分别重复用于整个转子12、112、212、312、412。详细的描述和附图或图片是对本发明的支持和描述，但本发明的保护范围仅由权利要求来限定。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。相关申请的交叉引用本申请要求专利号为61/568，884、申请日为2011.12.9的美国临时专利申请的优先权，其公开的内容被合并在此作为引用。
权利要求
1.一种内置式永磁电机，其包括: 被配置为与定子磁性地相互作用的转子； 第一分隔件和第二分隔件，在转子内整体地形成且被配置为创建三个分别各自的第一段的第一层，分别各自的第一段的每一个是大致弧形的； 多个第一磁铁，放置定位在第一层内，第一磁铁是大致弧形的且被围绕弧心限定。
2.如权利要求1所述的机器电机，其进一步包括: 具有第二段的转子内的第二层，所述第二段是大致弧形的；和 一体的第二磁铁，其置于第二层内。
3.如权利要求1所述的机器电机，其进一步包括: 第三分隔件，其在转子内形成，并被配置为创建两个各自的第二段的第二层，第二段的每一个是大致弧形的；和 多个第二磁铁，定位于第二层内，第二磁铁是大致弧形的。
4.如权利要求1所述的电机，其进一步包括: 第三分隔件和第四分隔件，在转子内整体形成，并被配置为创建三个各自的第二段的第二层，各自的第二段的每一个大致是弧形的；和 多个第二磁铁，定位于第二层内，第二磁铁是大致弧形的。
5.—种内置式永磁电机,其包括: 转子，配置为与定子磁性地相互作用； 第一、第二、第三、第四、第五和第六分隔件，在转子内整体地形成； 其中第一和第二分隔件被配置为创建三个各自的第一段的第一层； 其中第三和第四分隔件被配置为创建三个各自的第二段的第二层； 其中第五分隔件被配置为创建两个各自的第三段的第三层；和 其中第六分隔件被配置为创建两个各自的第四段的第四层； 其中各自的第一、第二、第三和第四段的每一个是大致弧形的。
6.如权利要求5所述的电机，其进一步包括: 第一、第二、第三、第四、第五和第六厚度分别由第一、第二、第三、第四、第五和第六分隔件限定； 其中转子被配置为，第一厚度与第二厚度相同，第三厚度与第四厚度相同，第一厚度与第三、第五和第六厚度中的每一个都不同。
7.如权利要求5所述的电机，其进一步包括: 穿过第一分隔件延伸的第一中心线和穿过弧心延伸的中心轴线之间的、由第一分隔件限定的第一角度； 穿过第二分隔件延伸的第二中心线和所述中心轴线之间的、由第二分隔件限定的第二角度； 穿过第三分隔件延伸的第三中心线和所述中心轴线之间的、由第三分隔件限定的第三角度； 穿过第四分隔件延伸的第四中心线和所述中心轴线之间的、由第四分隔件限定的第四角度； 其中转子被配置为，第一角度与第二角度相同，第一角度与第三角度不同。
8.如权利要求5所述的电机，其进一步包括: 穿过第一分隔件延伸的第一中心线和穿过弧心延伸的中心轴线之间的、由第一分隔件限定的第一角度； 穿过第二分隔件延伸的第二中心线和所述中心轴线之间的、由第二分隔件限定的第二角度； 穿过第三分隔件延伸的第三中心线和所述中心轴线之间的、由第三分隔件限定的第三角度； 穿过第四分隔件延伸的第四中心线和所述中心轴线之间的、由第四分隔件限定的第四角度； 其中转子被配置为，第一、第二、第三和第四角度彼此都不同。
9.一种内置式永磁电机,其包括: 转子，配置为与定子磁力地相互作用； 第一、第二、第三、第四、第五和第六分隔件，在转子内整体地形成； 其中第一和第二分隔件被 配置为创建三个各自的第一段的第一层； 其中第三和第四分隔件被配置为创建三个各自的第二段的第二层； 其中第五分隔件被配置为创建两个各自的第三段的第三层； 其中第六分隔件被配置为创建两个各自的第四段的第四层； 其中每个各自的第一、第二和第三段是大致弧形的；和 其中每个各自的第四段是大致矩形的。
10.如权利要求9所述的电机,其进一步包括； 分别位于第一、第二、第三和第四层内的多个第一、第二、第三和第四磁铁；和其中多个第一、第二和第三磁铁的每一个是大致弧形的，多个第四磁铁中的每一个是大致矩形的。
全文摘要
一种内置式永磁电机，其包括被配置为与定子磁力地相互作用的转子。第一和第二分隔件在转子内整体地形成，并被配置为创建三个分别的第一段的第一层。分别的第一段的每一个可大致为弧形。多个第一段可定位在第一层内。第一磁铁可大致为弧形，并被围绕弧心限定。第三和第四分隔件可在转子内整体形成，并被配置为创建三个分别的第二段的第二层。分隔件或结构网的布置提供了和未分割的弧形磁铁配置相比提高的旋转速度和降低的旋转应力。
文档编号H02K1/27GK103166408SQ20121053041
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月10日 优先权日2011年12月9日
发明者E.L.凯泽, K.M.拉曼, S.朱尔科维克 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司